[实用新型]惯性测量系统、云台驱动控制装置及航拍器

说明书

本实用新型提供一种惯性测量系统，包括用于运行惯性测量算法的微处理器电路、数据通信接口、电源电路以及惯性传感器电路，所述惯性传感器电路用于测量惯性角速度和线性加速度，所述惯性传感器电路通过总线将采集到的惯性角速度和线性加速度传输至所述微处理器电路，所述微处理器电路通过所述数据通信接口与上位机建立通信，所述电源电路与所述微处理器电路电连接，数据传输可靠、数据更新率高且数据包可编程配置，本实用新型还提供了云台驱动控制装置及航拍器，装调简单、成本相对低廉，保证云台上承载的成像装置指向角度始终保持惯性稳定。

技术领域

本实用新型涉及惯性测量领域，特别涉及一种惯性测量系统、云台驱动控制装置及航拍器。

背景技术

近年来，各类动基座成像云台广泛用于航拍、无人车、机器人等领域，越来越受到人们的关注。对于动基座载体，在移动过程中不可避免地存在载体姿态的变化、振动等影响，导致视频严重晃动、照片模糊不清。稳定云台的诞生解决了这一问题。三轴稳定云台具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活和安全性高的特点，可广泛用于电影现场拍摄、监测、勘察等领域。由于三轴稳定云台采用了前馈控制和反馈补偿控制相结合的技术特点，具备更高的稳定性和控制精度。

但是，市场上现有的云台驱动控制系统中，稳定控制通常采用惯性角速度传感器(陀螺仪)输出的惯性角速度信号做闭环控制，并且采用的是消费级惯性传感器，该类传感器漂移较大，因此很难保证稳定云台的最优性能。而市场上已有的低成本惯性姿态测量模块数据更新率低、通信抗干扰能力差、数据包不能进行可编程配置，很难拍摄出高质量的图像，无法满足专业需要。

发明内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种惯性测量系统、云台驱动控制装置及航拍器。

第一方面，本实用新型提供一种惯性测量系统，包括用于运行惯性测量算法的微处理器电路、数据通信接口、电源电路以及惯性传感器电路，所述惯性传感器电路用于测量惯性角速度和线性加速度，所述惯性传感器电路通过总线将采集到的惯性角速度和线性加速度传输至所述微处理器电路，所述微处理器电路通过所述数据通信接口与上位机建立通信，所述电源电路与所述微处理器电路电连接。

可选地，所述电源电路将外部提供的电源进行转换并传输至微处理器电路、数据通信接口及惯性传感器电路。

可选地，所述惯性传感器电路包括三轴陀螺仪和三轴加速度计，所述三轴陀螺仪和所述三轴加速度计分别与所述微处理器电路连接。

可选地，还包括电平转换芯片，所述电平转换芯片用于将TTL电平与 RS-422差分电平相互转化，所述电平转换芯片与所述数据通信接口电连接。

第二方面，本实用新型提供一种云台驱动控制装置，所述装置包括：

获取单元，用于获取惯性传感器电路采集的惯性传感器数据；

误差补偿单元，用于对所述惯性传感器数据进行误差补偿；

执行单元，用于对进行误差补偿后的惯性传感器数据进行卡曼滤波处理得到四元数结果，并将所述四元数结果作为云台的姿态信息进行云台驱动控制。

可选地，所述执行单元具体用于对所述惯性角速度和线性加速度进行误差补偿，所述误差补偿包括惯性传感器电路的偏置补偿、常值漂移补偿以及温度漂移补偿。

可选地，所述执行单元具体用于：

根据角传感器数据以及惯性角测量单元数据解算各轴惯性角运动，根据反馈数据做闭环稳定控制，将计算得到的稳定控制量发送给数字控制系统，数字控制系统控制云台各轴运动，所述数字控制系统控制量计算过程为：

其中u_ci为控制量，r为控制指令参考值，a为解算各个轴的惯性姿态角。